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开关电源电磁干扰标准与EMI电磁干扰抑制措施

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开关电源电磁干扰标准与 EMI 电磁干扰抑制措施
电磁兼容性(EMC)是指电子设备或系统在规定的电磁环境电*下不因电磁干扰而降低 性能指标,同时它们本身产生的电磁辐射不大于规定的极限电*,不影响其它电子设备或系 统的正常运行,并达到设备与设备、系统与系统之间互不干扰、共同可靠地工作的目的。 世界各国都相应制定了自己的 EMC 标准。比如国际电工委员会的 1EC61000 及(C1SPR 系列标准、欧洲共同体的 FN 系列标准、美国联邦通信委的 FCC 系列标准和我国现行的 GT3/T13926 系列 EMC 标准等。随着国际电磁兼容法规的日益严格,产品的电磁兼容性能 越来越受到重视。 开关电源作为一种电源设备,其应用越来越广泛。随着电力电子器件的不断更新换代, 开关电源的开*德始翱厮俣炔欢咸岣撸氐目焖偻ǘ希鸬缪购偷缌鞯目焖俦 化。这些瞬变的电压和电流,通过电源线路、寄生参数和杂散的电磁场耦合,会产生大量的 电磁干扰。 二、开关电源的干扰源分析 开关电源产生的电磁干扰(EMI),按耦合通道来分,可分为传导干扰和辐射干扰;按噪声 干扰源种类来分可分为尖峰干扰和谐波干扰 开关电源在工作过程中所产生的浪涌电流和尖 。 峰电压就形成了干扰源,工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切 换以及输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。 三、电磁干扰的抑制措施 电磁干扰由三个基本要素组合而产生:电磁干扰源;对该干扰能量敏感的设备;将电磁干 扰源传输到敏感设备的媒介即传输通道或藕合途径。 对开关电源产生的电磁干扰所采取的抑制措施,主要从两个方而考虑:一是减小干扰源 的干扰强度;一是切断干扰传播途径。 常用的抗干扰措施包括电路的隔离、屏蔽、接地、加装 EMI 滤波器以及 PCB 板的合理 布局与布线。 1.电路的隔离 在开关电源中,电路的隔离主要有:模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模 拟电路之间的隔离。主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断,从而达到抑制噪声 干扰的效果。 对于开关电源的模拟信号控制系统的隔离,交流信号一般采用变压器隔离, 直流信号一般采用线性隔离器(如线性光电耦器)隔离。 数字电路的隔离主要有:脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离等。其中数字量输入隔离方

式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离;而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器 隔离、高频变压器隔离。 2. 屏蔽 屏蔽一般分为两类,一类是静电屏蔽,主要用于防止静电场和恒定磁场的影响;另一类 是电磁屏蔽,主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。屏蔽是抑制开关电 源辐射干扰的有效方法。可以用导电良好的材料对电场屏蔽,而用导磁率高的材料对磁场屏 蔽。 3.接地 为防止各种电路在工作中产生互相干扰,使之能相互兼容地工作,根据电路的性质,将 工作接地分为不同的种类。比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源 地等。在电路的设计中,应将交流电源地与直流电源地分开,模拟电路与数字电路的电源地 分开,功率地与弱电地分开。 4.加装 EMI 滤波器 电源滤波器安装在电源线与电子设备之间,用于抑制电源线引出的传导干扰,又可以降 低从电网引入的传导干扰,对提高设备的可靠性有重要的作用。开关电源产生的电磁干扰以 传导干扰为主,而传导干扰又分差模骚扰和共模干扰两种。构成开关电源 EMI 滤波器的基 本网络如图 1 所示。该滤波器由共模扼流圈 L、差模电容 Cx 和共模电容 Cy 组成。共模扼 流圈 L 由两个绕在同一个高磁导率磁芯上的绕组构成,其结构使差模电流产生的磁通相互 抵消。这种结构以较小体积获得较大的电感值,并且不用担心由于工作电流导致饱和。每个 绕组与电容 Cy 分别组成 L-E 和 N-E 两对独立端口的低通滤波器,形成共模滤波网络,用来 抑制电源线上存在的共模干扰。至于共模扼流圈 L、差模电容 Cx 和共模电容 Cy 的取值大 小,应尽量做到滤波器的谐振频率低于开关电源的工作频率,这样可以实现对整个频段的滤 波。




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